發(fā)布時間：2020-06-19 16:57

【摘要】：隨著高速鐵路的迅猛發(fā)展,高鐵動車組成為目前重要的研究熱點。動車組具有載客量大、正點率高、速度快、舒適方便等眾多優(yōu)勢。但隨著運行年限的增加,如何提高動車組的穩(wěn)定可靠性和安全系數(shù),如何做到節(jié)能減排綠色環(huán)保,是動車組今后的發(fā)展方向。因此,本文將動車組穩(wěn)定可靠和節(jié)能環(huán)保的發(fā)展要求相結合,提出了在動車組車頂安裝太陽能電池板,利用光伏發(fā)電為車內(nèi)設備供電的構想,具體內(nèi)容如下:(1)分析高速動車組運行特點、現(xiàn)有的供電缺陷以及車頂狀況,結合新能源與微電網(wǎng)背景,提出了利用動車組車頂空閑空間,安裝太陽能光伏電池板為動車組輔助設備供電的設計構想。(2)以中國鐵路高速(China Railways High-speed,CRH)2型動車組為具體研究對象,基于動車組車頂設備和狀況,研究論述了車頂光伏電池板的選型及具體安裝方案;對CRH2動車組中原有的輔助供電系統(tǒng)進行分析,基于輔助設備類型和參數(shù)特征,設計了接入車頂光伏裝置后供電系統(tǒng)的整體結構。(3)根據(jù)所設計的動車組車頂光伏電池板的安裝方案、器件選型和供電方案,通過數(shù)據(jù)分析和理論運算,詳細分析了安裝光伏電池板后對動車組高速運行環(huán)境下造成的各方面影響,并對動車組車頂光伏電池板增設后的經(jīng)濟效益和節(jié)能減排的力度進行分析說明。研究表明:動車組車頂安裝電池板后對動車組的空氣阻力、列車重量和牽引功率的影響程度較小,符合實際需求;同時每列CRH2動車組的年發(fā)電量為175萬千瓦時,每年可節(jié)省資金10萬元,減少二氧化碳排放58噸,在節(jié)能減排方面具有重大意義與實踐價值。這些均表明了這一設計構想的可行性與必要性。(4)動車組在正常工況下時,車頂光伏發(fā)電系統(tǒng)可與原有供電系統(tǒng)配合,并網(wǎng)供電。通過對比分析各類光伏逆變器的并網(wǎng)控制策略,根據(jù)動車組的運行特點和供電方案,最終選擇了適合動車組車頂光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的無差拍控制。據(jù)此研究分析無差拍控制策略的原理和供電方案,通過MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了正常工況下車頂光伏裝置并網(wǎng)給輔助設備供電的仿真模型,通過改變光照強度和負載大小,驗證了供電方案和控制策略的可行性與正確性。(5)動車組發(fā)生供電故障時,車頂光伏發(fā)電系統(tǒng)與原有供電系統(tǒng)斷開,孤島運行。為了抑制光伏系統(tǒng)的間歇性和波動性,提出了光伏系統(tǒng)與車載蓄電池配合的供電結構和方案。通過對比分析各類光伏系統(tǒng)的孤島微電網(wǎng)的控制策略,根據(jù)動車組失電后的特點和供電方案,最終選擇了適合動車組光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島運行的基于下垂控制逆變器的對等控制微電網(wǎng)。據(jù)此研究分析下垂控制策略的原理,通過MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了供電故障時車頂光伏裝置和蓄電池獨立地為重要的輔助設備供電的仿真模型,通過改變重要負載的大小,驗證了供電方案和控制策略的可行性與正確性。
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U223;TM615
【圖文】：

預計到2030年，將實現(xiàn)國內(nèi)高鐵運營網(wǎng)絡的“八橫八縱”，中國高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃示意圖(2030年)截圖如圖1.1所示。中國高鐵的蓬勃發(fā)展已經(jīng)創(chuàng)造了多項世界之最，隨著高鐵“走出去”，高鐵技術在國際競爭中占據(jù)了有利地位。圖 1.1 中國高速鐵路網(wǎng)規(guī)劃示意圖(2030 年)截圖然而我國高速鐵路發(fā)展過程中，著重追求安全性能與動車組速度，忽視了可持續(xù)發(fā)展的理念。高鐵發(fā)展過程中沒有考慮到經(jīng)濟效益、環(huán)保節(jié)能以及長期運行后的穩(wěn)定可靠性等方面。目前我國高鐵事業(yè)依然處于上升發(fā)展階段。因此，在高速鐵路迅猛發(fā)展和環(huán)境問題日益嚴重的背景下，如何提高其安全性能、可靠性能是我們所面臨的首要任務，如何節(jié)能減排、綠色環(huán)保是我們今后的發(fā)展方向[7]。

以日本新干線 E2-1000 型列車為基礎，國內(nèi)由中車青島改進設計、創(chuàng)新優(yōu)化和國內(nèi)再生產(chǎn)的高速列車車型之一熟、經(jīng)濟、可靠等多方面優(yōu)勢。動車組采用鋁合金材質(zhì)器件和牽引系統(tǒng)；動車組的原型車是日本新干線動車組的運行業(yè)績；動車組采用流線型車頭，各車廂的最大軸。同時，動車組采用再生制動方式，在節(jié)能、環(huán)保以及優(yōu)越性；動車組具有速度提升能力，通過調(diào)節(jié)動車、拖 到 300km/h 各個速度等級運行，動車組還可通過自動聯(lián)了先進的防滑、防控轉控制系統(tǒng)和自動列車保護系統(tǒng)，時性提供了可靠的保障。組是動力分散性列車，動車的牽引主回路是經(jīng)過交-直動機車運行[29]。CRH2 動車組的牽引變流器應用的是單效減小電網(wǎng)側的諧波次數(shù)和含量[30]。同時相對于其他型快、能耗低、載客量大、穩(wěn)定可靠、噪聲小、設備輕型是國內(nèi)動車組的主流[31]。CRH2 動車組外形圖截圖如圖

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關博士學位論文 前3條

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相關碩士學位論文 前10條

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本文編號：2721082